[發明專利]集傳感單元和約束元件于一體的二維快速偏轉臺及方法

有效

• 申請號: 201710612943.3
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107393599B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 徐明龍;肖瑞江;王源;邵妍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G12B5/00
• 分類號: G12B5/00;G01B7/30
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種集傳感單元和約束元件于一體的二維快速偏轉臺，包括底座(2)、位于底座(2)中心處的剛性支撐(5)、以及通過帶有雙軸柔性鉸鏈(10)與剛性支撐(5)連接的微角擺平臺(1)；其特征在于：還包括與微角擺平臺(1)的下表面四周通過雙軸柔性鉸鏈連接的X軸角位移傳感測量裝置(3)和Y軸角位移傳感測量裝置(4)、分布于X軸角位移傳感測量裝置(3)與底座(2)之間的第一音圈電機(6)和第二音圈電機(8)、以及分布于Y軸角位移傳感測量裝置(4)與底座(2)之間的第三音圈電機(7)和第四音圈電機(9)；所述第一音圈電機(6)包括第一磁缸(6-2)和置于第一磁缸(6-2)內的第一線圈(6-1)；所述第二音圈電機(8)、第三音圈電機(7)和第四音圈電機(9)均與第一音圈電機(6)的組成和規格相同；所述第一音圈電機(6)和第二音圈電機(8)相對布置，組成第一作動器組；所述第三音圈電機(7)和第四音圈電機(9)與第一作動器組垂直交錯分布，組成第二作動器組。

2.根據權利要求1所述的一種集傳感單元和約束元件于一體的二維快速偏轉臺，其特征在于：所述X軸角位移傳感測量裝置(3)由位于底座(2)中心處的剛性支撐(5)、相對兩邊伸出的第一柔性金屬梁(3-1)和第二柔性金屬梁(3-2)以及分別與第一柔性金屬梁(3-1)和第二柔性金屬梁(3-2)末端固定連接的第一“凸”字形質量塊(3-3)和第二“凸”字形質量塊(3-4)組成；第一柔性金屬梁(3-1)和第二柔性金屬梁(3-2)的根部附近上下表面均貼有四片電阻應變片，接入相應的外部信號處理電路組成兩個全橋電路，且第一柔性金屬梁(3-1)和第二柔性金屬梁(3-2)同一表面上的電阻應變片距離一定；所述Y軸角位移傳感測量裝置(4)與X軸角位移傳感測量裝置(3)組成相同。

3.根據權利要求1所述的一種集傳感單元和約束元件于一體的二維快速偏轉臺，其特征在于：所述的第一音圈電機(6)和第二音圈電機(8)頂部的線圈位移輸出端和磁缸底部均通過螺釘分別與X軸角位移傳感測量裝置(3)和基座(2)固定連接；所述的第三音圈電機(7)和第四音圈電機(9)頂部的線圈位移輸出端和磁缸底部均通過螺釘分別與Y軸角位移傳感測量裝置(4)和基座(2)固定連接。

4.根據權利要求1至3任一項所述的一種集傳感單元和約束元件于一體的二維快速偏轉臺的作動方法，其特征在于：當對第一作動器組的第一音圈電機(6)和第二音圈電機(8)施加方向相反的電壓控制信號時，第一音圈電機(6)中的第一線圈(6-1)沿Z軸正方向運動，產生正位移；第二音圈電機(8)中的第二線圈(8-1)沿Z軸負方向運動，產生與之相等的負位移，從而推動微角擺平臺(1)以雙軸柔性鉸鏈(10)為中心產生繞X軸偏轉角；基于相同的控制方法，通過第二作動器組能夠推動微角擺平臺(1)以雙軸柔性鉸鏈(10)為中心產生繞Y軸偏轉角。

5.根據權利要求1至3任一項所述的一種集傳感單元和約束元件于一體的二維快速偏轉臺的微角度傳感測量方法，其特征在于：當第一作動器組的第一音圈電機(6)和第二音圈電機(8)以差動方式工作時，推動X軸角位移傳感測量裝置(3)的第一“凸”字形質量塊(3-3)和第二“凸”字形質量塊(3-4)產生方向相反的位移，從而帶動第一柔性金屬梁(3-1)和第二柔性金屬梁(3-2)在末端產生一定的撓度，同時在根部產生較大的應變；此時，貼在第一柔性金屬梁(3-1)和第二柔性金屬梁(3-2)根部附近的電阻應變片會產生應變，且根部產生的應變與相應端部產生的撓度成線性關系；因此，通過測量第一柔性金屬梁(3-1)和第二柔性金屬梁(3-2)的根部應變信息就能夠計算相應的撓度，從而得到繞X軸偏轉角度；所述繞Y軸偏轉角度測量原理與繞X軸偏轉角度測量原理相同；柔性金屬梁的設計既增加了作動平臺的約束剛度，提高了機構的穩定性；同時又作為傳感單元以應變反饋方式進行雙軸偏轉角度的實時測量；從而實現了傳感單元和約束元件的一體化作動結構設計。